Cuáles son las funciones que el DNA, debe de cumplir como material genético?
Funciones del ADN: 1) Replicación
2) Expresión del ADN
Dogma Central de la Biología Molecular
Cromosomas: unidades que contienen la información genética
Mutación: cambios heredables en el DNA
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS CROMOSOMAS Cromosomas son estructuras que contienen el material genético Bioquímicamente están compuestos por DNA y proteínas En eucariontes el complejo DNA-proteina se denomina cromatina cromátidas Cromosomas homólogos
Los cromosomas eucariontes son heredados en conjunto La mayoría de las especies eucariontes son diploides Tienen dos juegos de cromosomas Ejemplos Humanos 46 cromosomas totales (23 por juego) Perros 78 cromosomas totales (39 por juego) Mosca de la fruta 8 cromosomas totales (4 por juego)
DIVISIÓN CELULAR Diferencias celulares entre dos tipos de células 1. Procariontes Bacteria y archaea 2. Eucariontes Protistas, hongos, plantas y animales
División de una bacteria típica como Escherichia coli
Microfilament Golgi body Nuclear envelope Nucleolus Chromosomal DNA Nucleus Polyribosomes Ribosome Rough endoplasmic reticulum Cytoplasm Membrane protein Plasma membrane Smooth endoplasmic reticulum Lysosome Mitochondrial DNA Mitochondrion Centriole Microtubule Célula Animal
Ciclo celular en células eucariontes
Mitosis: proceso celular que consiste en la formación de dos células a partir de una de ellas conservando el mismo número de cromosomas.
Núcleo en Interfase Cromosomas dispersos en el núcleo. Los cromosomas ya se replicaron. El centrosoma, el punto de origen del huso mitótico, se divide. Two centrosomes, each with centriole pairs Chromosomes Nuclear membrane Nucleolus INTERFASE
La membrana nuclear se disocia. Profase El DNA se condensa haciendo visibles a las cromátidas hermanas. Los centrosomas se comienzan a separar El aparato que dará origen al huso mitótico se forma Compuesto de microtúbulos Cromátidas hermanas PROFASE
Centrosomas (centros de organización de microtúbulos) Centriolos Se encuentran en células animales. Estos organelos están localizados cerca del núcleo en el centrosoma. Es una masa granular que sirve como organizador central de microtúbulos. Cada centriolo está formado de 9 cúmulos de microtúbulos, arreglados en anillos.
Función del huso mitótico El cinetocoro es un disco localizado en la parte externa de los cromosomas, en los centrómeros, compuesto por unas proteínas donde anclan los microtúbulos del huso mitótico, durante los procesos de división celular (meiosis y mitosis). El cinetocoro es una estructura proteica que permite que cada cromátida se mueva por separado y se distribuya adecuadamente a los nuevos núcleos.
Los centrosomas se mueven a los polos opuestos Los microtúbulos interaccionan con las cromátidas hermanas Prometafase Los microtúbulos que van al cinetocoro crecen desde los dos polos Los cinetocoros de las cromátidas hermanas se fijan a los microtúbulos PROMETAFASE
Metafase Las cromátidas hermanas se alinean en la placa metafásica Metaphase plate Polar microtubule Kinetochore proteins attached to centromere Kinetochore microtubule METAFASE
La conexión que une a las cromátidas hermanas se rompe. Cada cromátida, ahora se comporta como un cromosoma individual, se dirige a un polo. Conforme procede la anafase el microtúbulo que une al cinetocoro se acorta Anafase ANAFASE
Telofase y citocinesis Los cromosomas llegan a sus respectivos polos y se descondensan La membrana nuclear se forma nuevamente Se produce la citocinesis TELOFASE Y CITOCINESIS
Video https://www.youtube.com/watch?v=0frfflduxtg
Importancia genética de la mitosis Mantener la cantidad de material genético constante de generación en generación Producir dos células hijas idénticas Distribuir equitativamente el material genético. Qué células llevan a cabo la mitosis?
REPRODUCCIÓN SEXUAL Los padres forman gametos con la mitad del material genético Los gametos se fusionan durante la fertilización para generar un nuevo organismo Este proceso es llamado gametogénesis
Para la formación de los gametos se necesita de un proceso de división llamado meiosis. Profase I Profase II Metafase I Anafase I No hay duplicación ni interfase Metafase II Anafase II Telofase I Telofase II
La meiosis comprende dos rondas de divisiones nucleares sucesivas, con un solo evento de replicación del ADN.
PROFASE DE LA MEIOSIS I LEPTOTENE ZYGOTENE PACHYTENE DIPLOTENE DIAKINESIS Nuclear membrane Bivalent forming Chiasma Nuclear membrane fragmenting tetrad Synaptonemal complex forming Los cromosomas se replican y condensan Comienza la sinapsis. Los bivalentes se forman y ocurre el entrecruzamiento. El complejo sinaptonémico desaparece. Permaneciendo uniones entre los cromosomas llamados quiasmas. Termina la profase II
Complejo sinaptonémico El complejo sinaptonémico Estructura proteica formada entre dos cromosomas homólogos Unión del DNA cromosómico de cromátidas hermanas. Lateral element Central element Chromatid Transverse filament Genera la unión entre los elementos laterales.
Recombinación entre cromátidas hermanas
MEIOSIS I Centrosomas con centriolos Huso meiótico Cromátidas hermanas Bivalente El aparato del huso mitótico completa la unión de las cromátidas a través de los microtúbulos Sinapsis entre cromosomas Homologos. Formación de bivalentes Membrana nuclear fragmentada EARLY PROPHASE LATE PROPHASE PROMETAPHASE
Metafase I Los bivalentes son organizados a lo largo de la placa metafásica durante la mitosis I Los pares de cromátidas hermanas se alinean en doble fila Metaphase plate n El arreglo es al azar (azul y rojo) Kinetochore
Los cromosomas homólogos se separan. Pero la conexión que sostiene a las cromátidas hermanas no se rompe. Las cromátidas hermanas alcanzan sus respectivos polos y se descondensan. La envoltura nuclear se forma para producir dos núcleos separados. Placa metafásica Cleavage furrow METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS
Meiosis II Cuatro células haploides PROPHASE PROMETAPHASE METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS
Células haploides
Meiosis I es seguida por citocinesis y meiosis II Los eventos que ocurren en la meiosis II son similares a los de la mitosis. Sin embargo el punto de inicio es diferente: para un organismo diploide con 6 cromosomas. La Mitosis comienza con 12 cromátidas unidas como 6 pares de cromátidas hermanas. La Meiosis II comienza con 6 cromátidas unidas como tres pares de cromátidas hermanas.
Célula con 4 cromosomas en metafase de mitosis Célula con 4 cromosomas en metafase I de meiosis
a) Considera dos pares de cromosomas, uno largo y otro chico. Dibuja todas las posibles combinaciones que puede ocurrir durante la metafase de la meiosis I. b) Asume que un gen con dos alelos está presente en los cromosomas largos (A,a) y que otro gen con dos alelos está presente en los cromosomas cortos (B,b). Calcula la probabilidad de generar las siguientes combinaciones: AB, Ab, ab, ab.
Para AaBb: # gametos = 2 2 = 4 AB Ab ab Ab Para AaBbCc: # gametos = 2 3 = 8 ABC ABc AbC Abc abc abc abc abc
El proceso de recombinación puede crear un número muy grande de combinaciones de genes Cada par de cromosomas se separa de manera independiente Existe un número 2 n de combinaciones que la meiosis puede producir. Para el caso de humanos es más de 8 millones de diferentes combinaciones. Esto origina que no existan dos células con la misma información como producto de la meiosis.
Significado genético de la meiosis 1.- Generar células haploides con la mitad del número cromosómico original de las células diploides. Debido a que tiene dos ciclos de división, pero sólo uno de replicación. A través de un ciclo de meiosis y de fecundación el número de cromosomas se mantiene en organismos que se reproducen sexualmente. 2.- En metafase I cada cromosoma de los padres tienen la misma oportunidad de alinearse en uno u otro lado de la placa ecuatorial metafásica. Por lo que cada núcleo generado por meiosis tendrá diferente combinación de cromosomas maternos y paternos. En Drosophila que tiene 4 cromosomas (en condición haploide) el número de posible rearreglos es de 16 (tomando la fórmula general 2 n ). 3.- El entrecruzamiento (recombinación genética) entre cromátidas maternas y paternas genera más variación en la combinaciones finales
Comparación entre mitosis y meiosis
Ciclos de vida
En humanos la fase diploide es la predominante
Los helechos son plantas vasculares que presentan alternancia de generaciones
Espermatogénesis La espermatogénesis es el mecanismo encargado de la producción de espermatozoides. Este proceso se desarrolla en los testículos. La espermatogénesis se extiende desde la adolescencia y durante toda la vida.
Ovogénesis En los seres humanos el feto femenino empieza a formar ovogonias, pero se detiene el proceso de meiosis en la etapa de ovocito primario, específicamente en profase I, conocido como período de diploteno. Este período se mantiene suspendido hasta que, a partir de la pubertad y por efectos hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual, se concluye entonces la primera división meiótica y se inicia la segunda. Ésta a su vez se interrumpe, y no se completa hasta la fecundación, si es que ésta ocurre.